宏基因组等多组学方法研究揭示肥胖和减重干预人群肠道微生物和血清代谢组变化

　　

2017年6月19日，来自上海交通大学医学院附属瑞金医院、华大等机构的研究人员通过宏基因组关联分析，结合血清代谢组学和蛋白组学研究手段，完成了中国青年肥胖人群肠道菌群、循环氨基酸和临床表型之间的关系研究，建立了宏基因组和临床指标的分类与预测模型。这项研究阐明了肥胖病的起因和发展的分子机制，为建立肥胖病精准分子分型和临床转归精准预测提供了理论基础，其最新成果在线发表于国际著名杂志Nature旗下子刊Nature Medicine。

肥胖已经成为世界性流行疾病，是2型糖尿病、心血管疾病和癌症的主要风险因子之一。根据《中国居民营养与慢性病状况报告(2015年)》，2012年我国成人肥胖率为11.9%，与2002年相比，上升了4.8个百分点；6-17岁儿童青少年肥胖率为6.4%，比2002年上升了4.3个百分点，超重肥胖问题在我国凸显。而越来越多的证据表明肠道微生物和肥胖之间存在密切联系：1）肠道微生物可以改变宿主对能量的摄取和贮存，成为肥胖的一个重要环境因子；2）肥胖个体肠道菌群的物种多样性和基因丰富度比正常人群偏低，拟杆菌门和厚壁菌门的比值也偏低；3）研究表明肥胖个体通过饮食干预或者胃旁路手术（RYGB）降低体重后，拟杆菌门和厚壁菌门的比值升高；4）肠道微生物移植实验表明肠道微生物和肥胖的发生发展之间存在因果关系。因此，研究肠道微生物和肥胖的关系对肥胖的预防和治疗尤为重要。

来自华大、上海交通大学医学院附属瑞金医院等机构的研究人员共采集了257个来自健康人群、肥胖人群、经缩胃手术治疗后的肥胖人群的粪便样本和临床指标，通过宏基因组关联分析（Metagenome-wide association study, MGWAS）和MLG方法，进行肥胖相关基因的分类学研究和功能分析。研究结果显示肥胖患者存在肠道菌群失调，对碳水化合物的利用能力升高，促炎症因子、AAA和BCAA的产生增高。

为研究肥胖患者肠道微生物的改变与临床指标相关性，研究人员通过PERMANOVA方法与随机森林回归方法，发现F. prausnitzii 和 B. thetaiotaomicron可能构成了连接肠道菌群和代谢状态的潜在生物标志物；研究人员同时采用非靶向代谢组谱方法，研究肠道微生物的改变与宿主代谢物的相关性，结果表明肠道微生物的氨基酸代谢可能会调节血液循环中的氨基酸水平，从而加重肥胖和代谢并发症的发展。

为进一步研究肠道菌群、循环氨基酸和临床表型之间的关系，研究人员对23例进行缩胃手术治疗的肥胖患者进行为期3月的跟踪研究，结果显示肥胖患者通过缩胃手术减重后，宏基因组和代谢组趋向于健康水平，为肠道菌群失调与肥胖存在因果关系提供了更加有力的证据。

深圳华大基因研究院宏基因组研究所项目负责人揭著业表示，近年来，在队列研究和干预援救研究中，运用多组学方法预测肥胖进程和评估干预效能已成为国际研究热点，但我国此类研究非常匮乏。本研究是首次利用多组学方法研究中国人群肠道菌群与肥胖关系，通过建立了宏基因组和临床指标的分类和预测模型以及预后判断相关的组学特征谱，为确保我国在肥胖的精准预测和治疗方向上处于领先地位奠定了基础，具有重要的社会现实意义。

此项研究的样本及所有数据均将分别存储于国家基因库生物样本库及生物信息库。国家基因库是我国唯一一个获批筹建的国家基因库，是服务于国家战略的公益性、开放性的行业支撑平台，已经存储了包括细胞、血液、组织等多种生物资源样本超过1500万份，并构建了40多个数据库，是全球最大的综合性基因库。所有研究数据，届时可于国家基因库官网（http://www.cngb.org）的统一检索系统进行检索查询。

了解华大基因的宏基因组关联分析方案

相关文章：

Gut microbiome and serum metabolome alterations in obesity and after weight-loss intervention